无线LED照明驱动系统方案设计 2

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无线LED照明驱动系统方案设计 2

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2.3 谐波补偿系统
2.3.1 系统硬件结构 谐波补偿系统硬件主要由有源电力滤波器（APF）完成，结构如图7 所示。本文采用TMS320F2812 型号的数字信号处理器（DSP）作为核心控制和信号处理单元。调理电路主要有电流/电压传感器信号放大、整流，抗混叠滤波。电流传感器1采样负载端三相电流，通过信号调理电路送入DSP 经A/D 采集后作谐波电流萃取算法和控制算法处理，并驱动逆变器对谐波电流作相应的抵消, 以电流传感器2 采样输出的补偿电流作反馈调节。逆变器直流母线电压经霍尔电压传感器变换供给DSP 的内部A/D 采集，通过算法控制其直流侧电容电压稳定。三相电压信号的过零点作为过零触发信号，作为每个周期软件处理清零和起始信号。
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图7 谐波补偿系统硬件结构框图

2.3.2 谐波电流萃取算法 1）三相瞬时无功功率原理 该补偿系统软件部分主要包括谐波电流萃取算法，采用目前常用的三相瞬时无功功率理论（亦称ip-iq 算法）。该检测法通过某一转移矩阵将三相电流与基于该理论所分解出的ip 和iq 电流分量有机地结合起来，并以此为出发点可以分别得到三相电流谐波和无功电流，其表达式为：
通过低通滤波器（LPF）可将对应基波电流的分量分离出来，由于ipf，iqf，可由基波分量iaf，ibf，icf 变换得到，因而ipf，iqf，经反变换即可得到三相电流中的iaf，ibf，icf 即：
5 I2 \% @7 Q7 p  C- {当要求同时检测出谐波和无功电流时， 只需忽略计算ip的通道， 由ipf 计算出被检测电流的基波有功分量iapf ， ibpf ，icpf，即：
将ia，ib，ic 与iapf，ibpf，icpf 相减，即可得出ia，ib，ic 的谐波分量波和基波无功分量。 2）仿真结果 文中基于DSP 编译环境CCS3.3 的仿真模式对该算法进行仿真，假设原三相输入电流为相位差120°的50 Hz正弦波，并以单相被削波失真为例说明。图8（a）为单相削波失真波形，根据总谐波畸变率（THD）计算式：其中Ih 为各次谐波电流的有效值，I1 为基波电流有效值， 对波形作频谱分析可计算得该相初始电流为12.2%。图8（b）为经算法提取谐波后的基波波形，经三相瞬时无功功率算法滤波后，谐波电流基本消除，原始波形被还原。

图8 三相瞬时无功功率算法消除谐波
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3 结论 该系统没有电线的限制，LED 可以在无线供电接受范围内任意安装，并通过光电传感器自动感光来调节LED 亮度。同时利用有源电力滤波器谐波补偿技术， 设计出与无线驱动模块配套的消谐波装置，以滤除系统运作中的高次电流谐波，降低输电网的总谐波失真。本设计可以应用到家居、车载、场景或景观LED 照明中，有效地提高照明分布的灵活性，节约电能和减小光污染，并改善电能质量，有着广泛的应用前景。
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